科学家发现具备绝佳光吸收力的新材料

abjames · 发表于 2014-4-11 08:59:43

科学家发现具备绝佳光吸收力的新材料

　　英国牛津大学(Oxford University)的研究人员们发现一种具有绝佳光吸收力的新材料，可以用来制造出超高效率太阳能电池。此外，科学家们也证实这种材料具有良好的反射性，因而可用于制作低成本的激光器。

　　这种材料称为钙钛矿(perovskite)，价格低廉、易于使用且很容易就可将其转变成太阳光电，而且仅需一小部份的成本即可达到目前世界上最高效太阳能电池的相同效率。

　　最佳的太阳能电池使用硅厚层在半导体间传布能量──将太阳光转化为电能，而非过载与加热材料。其效率可高达25%，但对于大部份的应用来说却太过于厚重且昂贵。最常见的类型使用各种施加于薄层上的半导体材料，以扩散与吸收太阳光，一般都能以17-19%的效率将光转化为电能。

　　早期版本的钙钛矿型太阳能电池仅能以12-15%的效率产生电能，但即使是发现钙钛矿可用于太阳能电池的英国牛津大学物理学家Henry J. Snaith也不确定为什么。

钙钛矿可望成为太阳能电池的理想材料。

（来源：新加坡南洋理工大学）

　　后来，新加坡南洋理工大学(NTU)的研究人员们在尝试生产基于钙钛矿的薄膜太阳能电池时，意识到他们仅需以商用太阳能电池成本的五分之一即可，同时发现钙钛矿的有机/无机混合物对光的反应更快也更强烈，远远超过半导体中所用的其它材料。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　“我们发现在钙钛矿材料中，由太阳光中的物质所产生的电子可传导得更远，”NTU副教授Sum Tze Chien表示，“这将使我们能够制造出更厚的太阳能电池，可吸收更多的光，从而转换成更多的电力。”

　　Sum Tze Chien与其研究团队利用快速脉冲激光来测试钙钛矿太阳能电池。研究人员们发现，钙钛矿的特性是沿着表面扩散光线，同时反射光线而将太阳能电池材料转变成理想的光源。

　　然而，牛津大学实验室发对于钙钛矿发光的视觉强度感到振奋，而且发现在将可见光聚焦于激光以扩展光谱的红外线时，仅耗用掉30%的能量。

　　以光照太阳能电池薄膜将剥去表面的电子而留下微细孔，因而大幅降低光线的反射量，使其变得更暗。而钙钛矿由于具有高度的光致发光量子效率，几乎完全不会变暗，在用于作为一个垂直腔表面发射激光器(VCSEL；一种半导体激光二极管)的发光表面时，仍可达到70%的效率。

　　“这些载子的较长寿命具有极高的发光良率，这是在无机半导体前所未有的，而我们还注意到这些特性非常适于光电二极管作业，”牛津卡文迪许实验室的Felix Deschler表示。

　　从南洋理工大学与牛津大学实验室所取得的研发成果目前正用于制作新版钙钛矿电池，以期用于商业应用实现发电或产生光。研究人员们目前正竞相利用这种新材来研发新产品。

　　例如，NTU研究人员们发现钙钛矿还可作为计算机触控屏幕的理想材料。此外，研究人员们也正探索如何将其纳入可携式或可穿戴式运算装置中。

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